JP4644490B2 - System and method for drawing complex n-curves for direct control of tool motion - Google Patents
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Description
本発明は、広義の概念では、コンピュータ援用設計(CAD)およびコンピュータ援用製造(CAM)の分野に関するものである。より詳細には、本発明は、ツール運動の直接制御のために複雑なn曲線を描写するためのシステムおよび方法に関するものである。 The present invention broadly relates to the field of computer aided design (CAD) and computer aided manufacturing (CAM). More particularly, the present invention relates to a system and method for drawing complex n-curves for direct control of tool motion.
機械的コンピュータ援用設計(CAD)およびコンピュータ援用製造(CAM)システムが長年にわたって存在している。当初、CAD/CAMシステムは、機械部品の詳細な設計図を作成するため、および寸法や注記などの注釈を用いて設計図を記録するために使用されていた。CAD/CAMシステムはその後、分析や製造など他の用途に発展していった。CAD/CAMシステムを用いて部品が設計されるとき、システムは部品のコンピュータ・モデルを作成する。CAD/CAMシステム上で部品が設計されると、ツール経路が作成されて部品の機械加工を自動化することができる。ツール経路は、機械ツールが原材料から部品を切り出す際の機械ツールの動作を制御する。CADシステムは、部品モデルを作成し、記録し、分析するために使用され、CAMシステムは、設計モデルから生成されるツール経路を生成するために使用される。 Mechanical computer aided design (CAD) and computer aided manufacturing (CAM) systems have existed for many years. Initially, CAD / CAM systems were used to create detailed blueprints for machine parts and to record blueprints with annotations such as dimensions and notes. CAD / CAM systems have since evolved into other applications such as analysis and manufacturing. When a part is designed using a CAD / CAM system, the system creates a computer model of the part. Once a part is designed on the CAD / CAM system, a tool path can be created to automate part machining. The tool path controls the operation of the machine tool as it cuts a part from the raw material. The CAD system is used to create, record and analyze part models, and the CAM system is used to generate tool paths generated from the design model.
CAD/CAMシステムは製造業界で幅広く利用されている。CAD技術は一般に、製品の1または複数の部品を設計するために使用される。製造プロセスでは、次いで自動機械装置(例えばロボット機器などの「機構」全般)が使用されて、部品を溶接し、塗装し、計測し、組み立て、1つの製品にする。例えばある部品が、ツールまたはロボットによって部品の表面に沿って動かされるペイント・ガンを用いて塗装されてもよい。同様にある部品が、ロボットによって部品の表面に沿って動かされる非接触計測センサを用いて欠陥を検査されてもよい。いずれの場合にも、CAM技術を使用してロボット機器の運動を案内することができる。 CAD / CAM systems are widely used in the manufacturing industry. CAD technology is commonly used to design one or more parts of a product. In the manufacturing process, automatic mechanical devices (eg, “mechanisms” such as robotic equipment in general) are then used to weld, paint, measure, assemble and assemble into a single product. For example, a part may be painted using a paint gun that is moved along the surface of the part by a tool or robot. Similarly, a part may be inspected for defects using a non-contact measuring sensor that is moved along the surface of the part by a robot. In either case, the movement of the robotic device can be guided using CAM technology.
CAD/CAMシステムは、より複雑なタスクを行うために使用されるので、機械装置またはツールを効果的且つ効率よく制御することは一層難しくなる。したがってCAD/CAMシステムで使用される機械装置および/またはツールの制御を、効率よく且つ効果的な方法で提供できるようにする手段が提供されることは有用である。 Since CAD / CAM systems are used to perform more complex tasks, it becomes more difficult to control a mechanical device or tool effectively and efficiently. Accordingly, it would be useful to provide a means that allows for the control of machinery and / or tools used in CAD / CAM systems to be provided in an efficient and effective manner.
本発明の非網羅的な実施例が、図面を参照して説明される。 Non-exhaustive embodiments of the invention are described with reference to the drawings.
高次のn曲線の使用によって機械装置を制御するための方法が開示される。電子制御式機械装置が提供される。コンピュータと電子制御式機械装置との間に電子通信が確立される。コントローラがコンピュータ上で稼働または実行されて、電子制御式機械装置に機械装置コマンドを送信する。プロセス制御ソフトウェアが、コントローラに制御コマンドを送るために使用される。プロセス制御ソフトウェアおよびコントローラは、高次のn曲線を使用して電子制御式機械装置を制御する。 A method for controlling a mechanical device through the use of a higher order n-curve is disclosed. An electronically controlled mechanical device is provided. Electronic communication is established between the computer and the electronically controlled mechanical device. A controller is run or executed on the computer to send machine commands to the electronically controlled machine. Process control software is used to send control commands to the controller. Process control software and controllers use higher order n curves to control electronically controlled mechanical devices.
高次のn曲線は、様々なアイテムを記述することができる。例えばn曲線は、限定されるものではないが、機械装置の位置、機械装置の向き、溶接電圧、接着剤流量、レーザ強度、焦点距離、スピンドル速度、送り速度、直交座標運動、方向付け運動、速度などを記述することができる。高次のn曲線は、細区分(subdivision)、Bスプライン関数、非一様有理Bスプライン関数、およびベジエ数学を含んでいてもよい。 A high-order n-curve can describe various items. For example, the n curve includes, but is not limited to, machine position, machine orientation, welding voltage, adhesive flow rate, laser intensity, focal length, spindle speed, feed rate, Cartesian coordinate motion, directing motion, Speed can be described. Higher order n-curves may include subdivision, B-spline functions, non-uniform rational B-spline functions, and Bezier mathematics.
電子制御式機械装置は、多様なデバイスで具現化することができる。例えば電子制御式機械装置は機械ツールまたはロボットであってもよい。 The electronically controlled mechanical device can be embodied by various devices. For example, the electronically controlled mechanical device may be a mechanical tool or a robot.
また、高次のn曲線の使用によって機械装置を直接制御するための方法が開示される。電子制御式機械装置が提供される。コンピュータと電子制御式機械装置との間に電子通信が確立される。コントローラがコンピュータ上で稼働または実行されて、電子制御式機械装置に機械装置コマンドを送信する。プロセス制御ソフトウェアが、(EIA RS−274−D規格、およびその後の改訂版によって定義された)APT、CL、またはM&Gコードなどの中間プログラミング言語またはファイルへの後処理を必要とすることなく、電子制御式機械装置を直接制御するように使用される。プロセス制御ソフトウェアは、高次のn曲線を使用して電子制御式機械装置を制御する。またプロセス制御ソフトウェアは、コントローラによって直接使用可能なコマンドを生成する。 Also disclosed is a method for directly controlling a mechanical device through the use of higher order n-curves. An electronically controlled mechanical device is provided. Electronic communication is established between the computer and the electronically controlled mechanical device. A controller is run or executed on the computer to send machine commands to the electronically controlled machine. The process control software does not require post-processing to intermediate programming languages or files such as APT, CL, or M & G code (as defined by the EIA RS-274-D standard and subsequent revisions). Used to directly control a controlled mechanical device. Process control software uses higher order n curves to control the electronically controlled machine. The process control software also generates commands that can be used directly by the controller.
プロセス制御ソフトウェアは、使用の状況に応じて様々に構成することができる。一実施例では、プロセス制御ソフトウェアは、1つの複雑なn曲線を使用する。別の実施例では、プロセス制御ソフトウェアは、複雑なn曲線の任意の組み合わせを使用する。 The process control software can be variously configured according to the usage situation. In one embodiment, the process control software uses one complex n curve. In another embodiment, the process control software uses any combination of complex n curves.
高次のn曲線の使用によって機械装置を制御するためのシステムが開示され。システムは、コンピュータと電子通信状態にされた電子制御式機械装置を含む。コンピュータは、1または複数のプロセッサと、1または複数のプロセッサと電子通信するメモリと、プロセス制御ソフトウェアとを含む。プロセス制御ソフトウェアは、コントローラに制御コマンドを渡すように用いられ、次いでコントローラが機械装置を電子的に制御する。プロセス制御ソフトウェアは、高次のn曲線を使用して電子制御式機械装置を制御する。 A system is disclosed for controlling a mechanical device through the use of higher order n-curves. The system includes an electronically controlled mechanical device in electronic communication with a computer. The computer includes one or more processors, memory in electronic communication with the one or more processors, and process control software. Process control software is used to pass control commands to the controller, which then electronically controls the mechanical device. Process control software uses higher order n curves to control the electronically controlled machine.
また、高次のn曲線の使用によって機械装置を直接制御するためのシステムが開示される。システムは、コンピュータと電子通信状態にされた電子制御式機械装置を含む。コンピュータは、1または複数のプロセッサと、1または複数のプロセッサと電子通信するメモリと、プロセス制御ソフトウェアとを含む。プロセス制御ソフトウェアは、コントローラに制御コマンドを渡すように用いられ、次いでコントローラが機械装置を電子的に制御する。プロセス制御ソフトウェアおよびコントローラは、高次のn曲線を使用して電子制御式機械装置を制御する。プロセス制御ソフトウェアは、コンピュータによって直接使用可能なコマンドを生成する。 Also disclosed is a system for directly controlling a mechanical device through the use of higher order n-curves. The system includes an electronically controlled mechanical device in electronic communication with a computer. The computer includes one or more processors, memory in electronic communication with the one or more processors, and process control software. Process control software is used to pass control commands to the controller, which then electronically controls the mechanical device. Process control software and controllers use higher order n curves to control electronically controlled mechanical devices. The process control software generates commands that can be used directly by the computer.
図1は、複雑なn曲線の使用を通じてツール運動を制御するためのシステム100のブロック図である。システムは、電子制御式機械装置104と電子通信するコンピュータ102を含み、電子制御式機械装置104はツール、ロボット、センサなどにすることができる。追加のコンピュータを使用することもでき、以下に開示するプロセスおよび機能が複数のコンピュータ・システムに分散されてもよいことが当業者には理解されるであろう。ソフトウェア・コントローラ106が、機械装置104に送信される機械装置コマンド108によって電子制御式機械装置104を制御する。プロセス制御ソフトウェア110が、ソフトウェア・コントローラ106にコマンド112を提供し、ソフトウェア・コントローラ106はコマンド112から機械装置コマンド108を決定して、機械装置104に送信する。
FIG. 1 is a block diagram of a
プロセス制御ソフトウェア110は、プロセス制御を提供する任意の種類のソフトウェアであってよく、そのようなソフトウェアは、限定するものではないが、コンピュータ援用製造(CAM)ソフトウェア、ロボット・シミュレーション・アプリケーション・ソフトウェア、座標測定機械(CMM)ソフトウェア、ならびに工場の管理およびスケジューリング・ソフトウェアを含んでいてもよい。
The
プロセス制御ソフトウェア110は、コントローラ106を通じて電子制御式機械装置104を制御するために1または複数の曲線定義114を使用する。曲線定義114は、電子制御式機械装置104に関する任意の数のパラメータを定義していてもよく、そのようなパラメータは、限定するものではないが、表面幾何形状、曲線幾何形状、ならびに機械装置の運動および制御パラメータを含む。
本明細書に開示されるシステムでは、曲線定義114は、細区分、Bスプライン関数、非一様有理Bスプライン関数(NURBS)、およびベジエ数学によって記述されていてもよい。より一般には、曲線定義114は、全ての代数、多項式、ならびにパラメトリックによる曲線および表面式によって記述することができる。用語「n曲線」は、本明細書では、位置および/または姿勢および/またはプロセス・パラメータを単一または複数の曲線表現に組み入れるように構成された任意の一般的な代数、多項式、またはパラメトリック曲線または表面を表すために使用される。
In the system disclosed herein, the
図2に、図1に示されるシステム100の代替実施例であるシステム200を例示する。図2では、プロセス制御ソフトウェア210とコントローラ206とが、コンピュータ・ネットワーク220を介して互いに電子通信状態にされた異なるコンピュータ・システム202、203上に位置している。ソフトウェア・コントローラ206を備えるコンピュータ・システム203は機械装置204と電子通信状態にある。当業者には理解されるように、プロセス制御コンピュータ・システム202とソフトウェア・コントローラ・コンピュータ・システム203とは、多くの異なる種類のコンピュータ・ネットワーキング技術によって互いに通信することができる。
FIG. 2 illustrates a
図3は、コンピュータ・システム302の一実施例のハードウェア構成要素のブロック図である。多くの異なるタイプのコンピュータ・システムを使用して本明細書に例示するコンピュータ302を実現することができる。図3のブロック図は、プロセッサ304、メモリ306、ストレージ・デバイス308、および1または複数の通信ポート310を含むコンピュータ302の典型的な構成要素を例示する。バス312が、コンピュータ302内で全ての構成要素を電子的に結合する。これら構成要素のそれぞれは当業者に公知である。
FIG. 3 is a block diagram of hardware components of one embodiment of
より多くの構成要素がコンピュータ302内に含まれていてもよいことが当業者には理解されよう。例えばキーボード、マウス、ジョイスティックなど、いくつかの入力デバイス314が含まれていてもよい。さらに、表示画面、印刷装置などのいくつかの出力デバイス316が含まれていてもよい。したがってコンピュータ302として動作する機能を損ねることなく、コンピュータ302に追加の構成要素を加えてもよいことが当業者には理解されよう。
Those skilled in the art will appreciate that more components may be included within
コンピュータ302は、従来のデスクトップ・コンピュータであってもよい。複数のデスクトップ・コンピュータが市販されている。しかし、コンピュータ302は広義のデジタル・コンピュータであることが当業者には理解されよう。本明細書で使用するコンピュータ302は、データを受け取って処理することができるデジタル・プロセッサを含む任意のデバイスである。コンピュータ302は、マイクロ・コントローラ、ハンドヘルド・コンピュータ、パーソナル・コンピュータ、サーバ、メインフレーム、スーパーコンピュータ、およびそれらの任意のバリエーションまたは関連デバイスを含めた、広範囲のデジタル・コンピュータを含む。現行の設計では、コンピュータ302は、典型的には、LinuxまたはMicrosoft Windows(登録商標)オペレーティング・システムを実行させるIBM互換パーソナル・コンピュータである。当然、別のオペレーティング・システムを有する他のタイプのコンピュータを使用することもできる。例えばAppleコンピュータまたはUNIX(登録商標)ワークステーションをコンピュータ302として使用することができる。
図4は、電子制御式機械装置104の制御のために曲線定義114を使用するための方法を例示する流れ図である。初めに、対象とする機械装置104のために曲線定義114が定義される(402)。制御するツール、プロセス、機械などの種類に応じて曲線定義114は異なる。この曲線定義114はプロセス制御ソフトウェア110によって使用されて、機械装置104を制御するためにコントローラ106に送信するコマンドが決定される(404)。
FIG. 4 is a flow diagram illustrating a method for using
プロセス制御ソフトウェア110は、コントローラ106用のコマンドを生成する(406)。コントローラ106はコマンドを処理し、関連する機械装置コマンドを機械装置104に送信する(408)。ソフトウェア・コントローラ106は、コマンドを機械装置コマンドに翻訳するように動作する。機械装置コマンドは、機械装置104に直接送信することができる、機械装置104によって理解される命令である。機械装置104は、機械装置コマンドを受け取ると、機械装置コマンドによって指示された通りに動作する。プロセスが完了すると(412)、図示するように方法を終了してもよい。さらなる制御が必要であれば、プロセス制御ソフトウェア110が再び曲線定義114からコマンドを決定し(404)、図示するステップが繰り返される。
The
図5は、複雑なn曲線の使用によってツール運動を制御するための別のシステム500の概略的なソフトウェア・ブロック図である。ソフトウェア・コントローラ506が、電子制御式機械装置104に送信する機械装置コマンド108によって電子制御式機械装置104またはツールを制御する。CAM(コンピュータ援用製造)ソフトウェア502がソフトウェア・コントローラ506用のコマンドを提供し、コントローラ506はそのコマンドから機械装置コマンド108を決定して、機械装置104に送信する。
FIG. 5 is a schematic software block diagram of another
以下に論じるように、CAMソフトウェア502は、ツール経路514を生成する工程計画512を含む。また、機械装置104の制御のためのデータ点を生成するために内部軌道生成器516も含まれる。CAMソフトウェア502は、典型的には、コンピュータ援用設計(CAD)部品モデル518を使用する。CAMソフトウェア502はコントローラ506と直接通信することができ、あるいはソフトウェア502はデータ記憶装置520にデータを保存してもよい。本明細書で開示するように、コントローラ506は、データ記憶装置520にアクセスして様々な種類のデータまたは情報を記憶および/または検索することができる。
As discussed below, the
本明細書では、プロセス制御ソフトウェア102またはCAMソフトウェア502が強力で効率の良い制御方法であることの例として、現行の一般的な種類のn曲線(NURBS)を使用する。用語「n曲線」は、限定されるものではないが、例えば細区分、ベジエ、エルミート、ゴードン、Bスプライン、スプライン、NURBS曲線などの、全ての既存の代数、多項式、およびパラメトリック曲線の式を含む。本明細書では、複雑であり且つパラメータで記述された曲線の一般的な種類の代表例として、NURBSを使用している。用語「曲線」は、位置、向き(姿勢)、または機械装置に関連する他のパラメータ変化の数学的な表現を意味する。パラメトリックn曲線は、範囲パラメータの関数として変化するツール位置、向き(姿勢)、およびプロセス・パラメータの数学的な表現である。この範囲パラメータを表すためにしばしば変数uが用いられる。
In this specification, the current general type of n-curve (NURBS) is used as an example of whether the
複雑な機械運動(例えば電子制御式機械装置104)の直接制御は、中間プログラミング言語またはファイルへの変換を必要とすることなく、機械装置104の一部であるエンドエフェクタおよび機械ツールの運動を制御するように、代数およびパラメトリックn曲線経路記述を使用することと定義される。プロセス制御ソフトウェア110は、これらの中間プログラミング言語またはファイルではなく、コマンドをソフトウェア・コントローラ106に直接送信する。パラメトリックn曲線に沿った運動の制御は、経路パラメータが直線または円弧などの経路長に線形に関係しないので、単純なものではない。これらの複雑な幾何形状の機械加工、または形状に沿った運動は、しばしばプロファイルまたは輪郭加工/運動と呼ばれる。
Direct control of complex machine movements (eg electronically controlled machine 104) controls the movement of end effectors and machine tools that are part of
図6は、複雑な表面612上で複雑な曲線610に沿って動かされる機械装置ツール606を示す3次元グラフ600である。いくつかのパラメータがグラフに示されている。位置ベクトルp(602)は、ツール606上の制御点604を位置決めする。単位ベクトルe(608)は、ツール606の中心線を方向付ける。曲線610に沿ったツール606の速度vも図示されている。フレームX−Y−Zが、経路パラメータに関する基準として働く。瞬間経路パラメータのリストに他のパラメータを追加することもできる。例えば、ツール606が回転される場合、スピンドルrpmが、考慮すべき追加のパラメータとなりうる。他の例としては、限定されるものではないが、厚さが変わる部分に沿って変更する必要が生じる場合がある溶接電圧、接着剤ディスペンサの接着剤流量、ならびにレーザ強度および焦点距離がある。
FIG. 6 is a three-
説明のために、プロセス制御ソフトウェア110の一実施例として、CAM工程計画ソフトウェア502を使用する場合がある。しかし、本明細書で開示する本発明の原理を用いて、ワークセルまたは部品幾何形状を製造プロセスに関係付ける任意のシミュレーション・ソフトウェアを使用してもよいことが当業者には理解されよう。製造プロセスを計画するために現在使用されているタスク計画アクティビティは間接的なものである。
For purposes of explanation, CAM
典型的なCAMアプリケーション502は、分解/交差方法とともにコンピュータ援用設計(CAD)部品モデル518を使用して、ツール経路514を生成する。これらのツール経路514は、送りや速度、プロセス・オーダー・コマンド、および信号(I/O)情報などの設定と共に使用されて、従来の機械装置コントローラ506が解釈可能なプロセス・タスクのAPT、CL、およびM&Gコード表現を生成する。後処理として、プロセス情報および制御シーケンスが中間ファイルに記憶され、このファイルは、データ記憶装置520に記憶することができる。常駐コントローラ506は、これらのプロセス・ファイルおよび順序付けられた情報を使用して、機械装置104および補助機器104を駆動する。
The
現在、CAM工程計画アプリケーション502は表面上での複雑な移動を取り扱い、また図7に示されるようにツール経路514を、小さく区分化された直線または円弧(漸進的)移動のモザイク状シーケンスに分解する。現行のコントローラは直接CAD/CAM部品モデル内の複雑なn曲線幾何形状にしたがって動作することができないためにこの手法が用いられる。現在の機械装置コントローラは、幾何形状または曲線が表現される複雑さ、および機械装置コントローラがサポートする運動の種類に関して制限を受ける。一例として、機械ツール・プログラミングは、通常、M&Gコード・プログラムを使用して機械装置の運動および他の動作活動を制御する。M&Gコード規格は、n曲線など複雑な経路表現を規格に組み込んでいない。この制限を回避するために、いくつかの機械装置コントローラ製造業者は、n曲線の1タイプ、例えばNURBSによって記述される複雑な移動を表現できるように、M&Gコード規格に加えて業者独自のコードを開発している。多くのコントローラでの制限は、CAMプリプロセッサによって生成される漸進的移動が、後にNURBSの数学的表現に再適合されることである。これは、非効率的であり、幾何形状誤差を生み出す。
Currently, the CAM
モザイク状の移動は通常、X−Y−Z(3軸)機械装置を使用するときには、ツールの向きに関係なく小さな線形移動の大きなシーケンスとして記述され、あるいはツールの向きを考慮する場合に5および6軸機械装置を使用するときには、多数の密に間隔を取られたジョイント値として記述される。運動の有効性は、機械装置コントローラが多数の密に間隔を取られた移動をどれだけ速く処理することができるか(またはそこを通って移動できるか)に依存する。これは、ブロック(移動データ)転送率によって制約される可能性があるので、機械ツールの送り速度を上げるための制限要因の1つである。 Mosaic movement is usually described as a large sequence of small linear movements regardless of tool orientation when using XYZ (3-axis) machinery, or 5 and When using a 6-axis machine, it is described as a number of closely spaced joint values. The effectiveness of the movement depends on how fast the machine controller can handle (or move through) a number of closely spaced movements. This is one of the limiting factors for increasing the feed speed of the machine tool since it may be limited by the block (moving data) transfer rate.
より最近の機械ツールコントローラのいくつかは、再適合する必要なくいくつかのタイプのn曲線(例えばNURBS)を受け入れるが、これもまた中間プログラミング言語またはファイルの使用によって行われ、直接制御の形では行われない。さらに、これらのより最近のコントローラは、使用されるn曲線のタイプを直交座標曲線に限定する。向き運動および他の機械装置パラメータは、依然としてモザイク形式で記述されている。 Some of the more recent machine tool controllers accept some type of n-curve (eg, NURBS) without the need to refit, but this is also done through the use of an intermediate programming language or file, and in the form of direct control Not done. In addition, these more recent controllers limit the type of n-curve used to Cartesian coordinates. Orientation motion and other mechanical parameters are still described in mosaic form.
本明細書で使用するとき、用語「直交座標曲線」は、3次元(すなわちX−Y−Z)空間内での機械装置の位置運動を記述する3次元以下のn曲線を表す。用語「直交座標曲線」は、回転または他の機械装置制御パラメータを扱う運動を表さない。用語「直交座標」は、オブジェクトまたは機械装置の3次元(すなわちX−Y−Z)空間内での位置を扱う。 As used herein, the term “orthogonal coordinate curve” refers to an n-curve that is less than or equal to three dimensions that describes the positional motion of a mechanical device in a three-dimensional (ie, XYZ) space. The term “orthogonal curve” does not represent a motion that deals with rotation or other machine control parameters. The term “orthogonal coordinates” deals with the position of an object or machine in a three-dimensional (ie XYZ) space.
本明細書で開示する実施例は、機械装置104の一般的な制御において、高次のn曲線の使用を扱う際に使用することができる。また本明細書における実施例は、高次のn曲線を含む、n曲線に沿った機械装置の直接制御における高次の曲線の使用を扱う際に使用することができる。本明細書における実施例を様々な他の文脈および実施態様で適用してもよいことを当業者には理解されよう。
The embodiments disclosed herein can be used in dealing with the use of higher order n-curves in the general control of the
以下に、機械装置104の一般的な制御で、高次のn曲線の使用を扱う適用例を説明する。本明細書における用語「高次(higher−dimensional)」は、限定されるものではないが、直交座標運動、方向付け(指向)運動、速度、送り速度、スピンドル速度、ならびに(溶接電圧、接着剤流量、レーザ強度および焦点距離などの)他の機械装置パラメータの定義を含むことができるn曲線の使用を表す。本発明の原理は、一般に機械装置の制御における高次のn曲線の使用を開示するものであり、高次のn曲線の任意の特定の数学的、電子的、または物理的な構成あるいは記憶に実施例を限定するものではない。
In the following, an application example that deals with the use of a high-order n-curve in general control of the
高次のn曲線の使用は、1つのn曲線に関して、位置、向き(指向)、ならびに(溶接電圧、接着剤ディスペンサの接着剤流量、およびレーザ強度および焦点距離などの)他の機械装置パラメータでの機械装置活動の記述を可能にする。この様式では、任意の数または組み合わせの位置、向き、ジョイント値、および他の機械装置制御パラメータを、単一または複数の曲線定義に組み合わせることができる。 The use of higher order n-curve is relative to one n-curve in position, orientation (orientation), and other mechanical parameters (such as welding voltage, adhesive dispenser adhesive flow rate, and laser intensity and focal length). Allows the description of machine activities in In this manner, any number or combination of positions, orientations, joint values, and other machine control parameters can be combined into a single or multiple curve definitions.
また、高次のn曲線は、別の非従来的な様式での機械装置104の制御を可能にする。一例として、パラメトリック直交座標曲線を使用すると、機械装置運動は通常、何らかの速度または送り速度によって特定される。次いでコントローラ106が機械装置104の速度を所期の速度または送り速度に保ちながら機械装置104を移動させる。高次のn曲線を使用する機械装置104の非従来的な制御は、他のパラメータを制御パラメータとして特定することができる。一例として、接着剤ガンが特定の経路を辿っており、任意の一点に塗布すべき接着剤の量が一様でなく、しかし接着剤の流量が一定に保たれている場合、接着剤の流量を制御パラメータとして使用することができる。この場合、機械装置104の速度、および全ての他のパラメータが、接着剤流量の関数となる。
The higher order n-curve also allows control of the
さらに、高次のn曲線は、複数の機械装置104の連係制御を可能にする。この場合、2以上の個別機械装置および/または複合機械装置104の運動および/または活動が、機械装置それぞれの運動および/または制御パラメータを単一または複数の高次のn曲線に組み合わせることによって、連係した形で制御される。
Furthermore, the higher-order n-curve enables linkage control of a plurality of
上述したように、本明細書における実施例は、高次のn曲線を含む、n曲線に沿った機械装置104の直接制御において高次の曲線を使用することを扱うのに用いることもできる。以下に、n曲線に沿った機械装置104の直接制御での高次の曲線の使用の適用例を記述する。
As described above, the embodiments herein can also be used to handle the use of higher order curves in direct control of the
この方法は、直接制御の概念に基づいており、CAM502または他のプロセス制御ソフトウェア110が、コントローラ・ソフトウェア(例えば運動計画およびサーボ制御ソフトウェア)としていずれも同じコンピュータ102に常駐しており、あるいは無線を含むネットワークによって制御コンピュータ203に接続されている。これらの異なる構成が図1と図2に例示されている。この方法での1つの相違は、CAMプロセス502、または他のプロセス制御ソフトウェア110によって生成されるプロセスが、コマンドを中間ファイルおよびコントローラプログラミング言語に後処理する必要なく、ソフトウェアベースのコントローラによって直接扱われることができることである。
This method is based on the concept of direct control, where
図8は、n曲線に沿った電子制御式機械装置104の直接制御のために曲線定義を使用する方法を例示する流れ図である。初めに、対象の機械装置に関して曲線定義が定義される(802)。制御されるツール、プロセス、機械などの種類に応じて曲線定義は変わる。この曲線定義をプロセス制御ソフトウェア110が使用して、機械装置104を制御するためにコントローラ106に送信すべきコマンドを決定する(804)。
FIG. 8 is a flow diagram illustrating a method of using curve definitions for direct control of electronically controlled
プロセス制御ソフトウェア110は、コントローラ106によって直接使用可能なコントローラ106用のコマンドを生成する(806)。コントローラ106用のコマンドは、コントローラによって使用できるようにするための処理が必要ないので、コントローラ106によって直接使用可能である。コントローラ106はコマンドを処理し、関連する機械装置コマンドを機械装置104に送信する(808)。コントローラ106は、コマンドを機械装置コマンドに翻訳するように働く。機械装置コマンドは、機械装置104(例えばツールや機器など)に直接送信することができ、機械装置104によって理解される命令である。機械装置104は、機械装置コマンドを受信すると、機械装置コマンドによって指示された通りに動作する。プロセスが完了した場合、図示される方法を終了することができる。さらなる制御が必要な場合には、プロセス制御ソフトウェア110が再び曲線定義からコマンドを決定し(404)、図示されるステップが繰り返される。
The
直接制御方法の下では、運動計画ソフトウェアは、NURBSなど複雑なn曲線を直線および弧などのより低次の形式にモザイク化する必要なく、CAMアプリケーション502で複雑なn曲線表現を直接処理する。ソフトウェアベースの内部軌道生成器516が、所定の軌道速度でn曲線に沿って機械装置104を移動させ、ソフトウェアベースのサーボ制御ループを閉じるために使用されるジョイント設定点を生成する。
Under the direct control method, motion planning software directly processes complex n-curve representations in the
図9に示されるように、直交座標パラメトリックn曲線は通常、曲線に沿った位置を、曲線の境界または範囲を記述する何らかの曲線パラメータに関係付ける。位置は、n曲線パラメータ値の関数として変化するので、ツール906基準点のX−Y−Z座標に関するサイズ3の位置ベクトルによってしばしば表現される。この表現は、3つよりも多いジョイントを有する機械装置に関するツール姿勢(位置および向き)について説明せず、そのような機械装置のいくつかは、曲線に沿ってツールを一意に方向付けるために、向きジョイントを有する。例としては、X、Y、Z、A、およびB軸を有する5軸機械ツール、6つの回転ジョイントを有する6軸ロボットなどである。
As shown in FIG. 9, a Cartesian parametric n-curve typically relates a position along the curve to some curve parameter that describes the boundary or extent of the curve. Since the position varies as a function of the n-curve parameter value, it is often represented by a size 3 position vector with respect to the XYZ coordinates of the
高次のn曲線は、複数の軸および任意の数のプロセス制御パラメータを有する機械を制御するための最適な式を提供する。例えば図10に示されるように、ツール運動の制御は、プロセスに関係する制約因子、例えば溶接ピッチ角に応じてツール位置とツール向きの両方を変えることをしばしば必要とする。このシステムは、以下に説明する2つの方法の一方で表現することができる複雑な曲線に沿った複雑なツール姿勢(位置および向き)の直接制御を含む。さらにまた、この方法は、ツール送り速度またはスピンドルrpmなど他の制御パラメータが、以下の2つの方法で記述される制御ベクトルを展開し、それにより5または6次の曲線を、7または8次、さらにはn次の曲線に拡張することができるようにする。 Higher order n-curves provide an optimal formula for controlling machines with multiple axes and any number of process control parameters. For example, as shown in FIG. 10, control of tool movement often requires changing both tool position and tool orientation in response to process related constraints, such as the weld pitch angle. This system includes direct control of complex tool posture (position and orientation) along a complex curve that can be expressed in one of two ways described below. Furthermore, this method develops a control vector in which other control parameters such as tool feed rate or spindle rpm are described in the following two ways, thereby producing a 5 or 6th order curve, a 7 or 8th order, Further, it can be extended to an n-th order curve.
ツール姿勢はいくつかの形で表現することができる。位置は3つの座標(X、Y、Z)に関して表現され、向きは、角度の集合によって、または軸対称のツールに関しては方向余弦の集合として表現することができる。方向余弦は、向き角度の余弦である。ここで、姿勢は一般に、位置座標と向きパラメータを組み合わせることによって、複雑なn曲線の式で使用される1または複数の制御点ベクトル式として表現することができる。ここでも、これらのベクトル式は、CAMアプリケーション502または他の工程計画ソフトウェア110で使用される何らかの計画アルゴリズムに従って、経路に沿って変わる場合がある送り速度(経路速度)、スピンドルrpm、溶接電圧など追加の制御パラメータを含むように拡張させることができる。
The tool posture can be expressed in several ways. The position can be expressed in terms of three coordinates (X, Y, Z) and the orientation can be expressed by a set of angles or for axisymmetric tools as a set of direction cosines. The direction cosine is the cosine of the orientation angle. Here, in general, the posture can be expressed as one or a plurality of control point vector expressions used in complicated n-curve expressions by combining position coordinates and orientation parameters. Again, these vector formulas add feed speed (path speed), spindle rpm, welding voltage, etc. that may vary along the path according to some planning algorithm used in
複雑な曲線を表現するための第1の方法は、NURBS、ベジエ、エルミートなど、1つの複雑なn曲線を使用することである。このn曲線は、n次元のベクトルを使用して位置、向き、およびプロセス制御パラメータを表す。適用する際にはn次と指定されるが、nは、同時に制御される次元の数を表す数値として選択される。これは機械装置タイプまたはプロセスに依存している。ベクトルは、位置座標と向きパラメータ(角度または方向余弦)とを組み合わせて、姿勢ベクトルを作り出す。このベクトルは、送り速度およびスピンドルrpmなど追加のプロセス制御パラメータを含むこともでき、あるいはセンサへの何らかの出力を合図する信号値、または複雑な曲線に沿ったある点で何らかのデバイスを活動化させる信号値を含むこともありうる。例えば5軸機械ツールは、典型的には、3つの位置座標と2つのみの向き角度とを使用して、複雑な曲線に沿った移動の関数としてツール姿勢を記述する。プロセスの期間中に機械装置ジョイントの部分集合体を使用することを特定のプロセスが要求する場合には、より少ないパラメータが使用される場合もある。一例としては、ツール向きが、次の移動シーケンス中に固定されて保たれる場合である。 The first way to represent a complex curve is to use one complex n curve, such as NURBS, Bezier, Hermite. This n-curve uses n-dimensional vectors to represent position, orientation, and process control parameters. When applied, it is designated as the nth order, but n is selected as a numerical value representing the number of dimensions to be controlled simultaneously. This is dependent on the machine type or process. The vector combines the position coordinates and orientation parameters (angle or direction cosine) to produce a pose vector. This vector can also include additional process control parameters such as feed rate and spindle rpm, or a signal value that signals some output to the sensor, or a signal that activates some device along a complex curve It can also contain a value. For example, a 5-axis machine tool typically uses three position coordinates and only two orientation angles to describe the tool pose as a function of movement along a complex curve. Fewer parameters may be used if a particular process requires that a subset of machinery joints be used during the process. An example is when the tool orientation is kept fixed during the next movement sequence.
n次の曲線は、プロセス制約に応じてツール経路514を生成する工程計画ソフトウェア512によって、CAMアプリケーション502内で生成される。このn次の曲線を生成するために用いられる方法に制限は加えられない。n曲線に沿った各点が、一意の(固有の)ツール姿勢ベクトル(位置および向き)を表しており、これは範囲パラメータによって定義される曲線の範囲(または境界)によって限定され、且つ必要に応じて他の制御パラメータによって拡張されたものである。範囲パラメータに加えて、典型的な曲線パラメータは、制御点およびノット・ベクトルであり、これらは、複雑なn曲線に沿って移動するときには送り速度およびスピンドルrpmなど他の制御パラメータの変化を含むn次元空間内でのこの曲線の形状を一意に表している。
The nth order curve is generated within the
数学的には、重要な経路および運動制御パラメータを、図11に示されるn次制御点ベクトル1102に集約することができる。この例では、ツール姿勢、ツール送り速度、およびスピンドルrpmに関する8つのパラメータを含むが、より多く含むこともできる。NURBSのn次曲線は、このベクトル表現を使用して、開始範囲パラメータから終了範囲パラメータ値まで、曲線に沿った範囲パラメータの関数として8つ全てのパラメータの変化を表す。向きは3つの方向余弦によって表現されるが、この表現形式の代わりに使用することができる他の向き表現もある。例えば図11のn曲線制御ベクトルが、余弦値ではなく、角度α、β、およびγを渡すことができる。
Mathematically, important path and motion control parameters can be aggregated into an nth order
運動計画およびサーボ制御ソフトウェアは、範囲パラメータの関数としてツール姿勢に関する単一の曲線を処理すること、および移動に沿って変化する場合には送り速度およびスピンドルrpm、ならびにその他の制御パラメータを変更することが必要である。これは、空間内で曲線に沿って機械装置が移動するとき正しくツールの姿勢を定める上で必要とされる全ての機械装置軸のための設定点(セットポイント)を生成する。 Motion planning and servo control software processes a single curve for tool attitude as a function of range parameters, and changes feed rate and spindle rpm, and other control parameters when changing along movement is required. This creates set points for all machine axes that are needed to correctly define the tool's attitude as the machine moves along a curve in space.
以下は、複雑な曲線に沿った複雑なツール姿勢の直接制御を表すための別の方法である。この方法は、NURBSなど複雑なn曲線数学的表現の任意の組み合わせを使用してツール姿勢を表現する。例えば1つのNURBS曲線(あるいは任意の組み合わせでのベジエ、スプライン、代数、または多項式)は、X−Y−Z制御点ベクトルを用いてツール姿勢を表現するように使用することができ、また2つの追加のNURBS曲線は、一方をA軸、他方をB軸に関するものとしてツール向きを表すように使用することができる。別の表現は、向き(指向)角度を、ツール向きベクトルの方向余弦で置き換えることができる。典型的なパラメータは、数学的n曲線の形状を一意(固有に)に表す制御点およびノット・ベクトルである。さらに、n曲線に沿ったこれらのパラメータの変化が、曲線の(開始および終了)境界を定義する範囲パラメータに関して表される。 The following is another way to represent direct control of a complex tool attitude along a complex curve. This method represents the tool pose using any combination of complex n-curve mathematical representations such as NURBS. For example, a single NURBS curve (or any combination of Bezier, spline, algebra, or polynomial) can be used to represent a tool pose using an XYZ control point vector, and two Additional NURBS curves can be used to represent the tool orientation, one with respect to the A axis and the other with respect to the B axis. Another representation can replace the orientation (orientation) angle with the direction cosine of the tool orientation vector. Typical parameters are control points and knot vectors that uniquely represent the shape of the mathematical n-curve. In addition, changes in these parameters along the n-curve are expressed in terms of range parameters that define the (start and end) boundaries of the curve.
同様に、他のn曲線の組み合わせを使用して、6パラメータ姿勢ベクトル(3つの位置座標、3つの向き角度または方向余弦)の部分集合体を表すことができる。n曲線の組み合わせ、および個々のn曲線の次元表現は、最大で、ツールの姿勢を定めるのに必要な6次元まで追加される。 Similarly, other n-curve combinations can be used to represent a subset of a six parameter pose vector (3 position coordinates, 3 orientation angles or direction cosine). The combination of n-curves and the dimensional representation of each individual n-curve is added up to the 6 dimensions required to define the tool pose.
経路位置および向きのn曲線によって記述される経路に沿って変化するときには、送り速度およびスピンドルrpmなど他の制御パラメータを追加のn曲線を使用して表すことができる。 Other control parameters such as feed rate and spindle rpm can be represented using additional n curves when changing along the path described by the path position and orientation n curves.
非効率的な方法は、姿勢ベクトル全般の各次元に関して単一のn曲線を使用する場合がある。6つ未満のジョイントを有する機械装置、またはより少ない次元を必要とするタスクには、より少ない次元、したがってより少ないn曲線が必要になる。より単純な機械装置は、ツール姿勢の次元を制限する。 An inefficient method may use a single n-curve for each dimension of the overall pose vector. For machines with less than 6 joints, or tasks that require fewer dimensions, fewer dimensions and therefore fewer n curves are required. Simpler mechanical devices limit the dimension of the tool posture.
これらの数学的表現は、プロセス制約の関数としてツール経路514を生成する工程計画ソフトウェア512によって、CAMアプリケーション502で生成される。これらの曲線を生成するために使用される方法に制限は加えられない。ただし、曲線がパラメータ範囲に関係付けられる。
These mathematical representations are generated in
要約すると、第1の方法と第2の方法とは、どちらも1または複数のn曲線(または他の複雑な曲線表現)を使用するものであり、機械装置タイプに応じて各曲線がn以下の次元を有する。これらの複雑な曲線は、その範囲パラメータに1対1で関係する。 In summary, both the first and second methods use one or more n curves (or other complex curve representations) and each curve is less than or equal to n depending on the machine type. Has the following dimensions. These complex curves have a one-to-one relationship with their range parameters.
運動計画およびサーボ制御ソフトウェアが、同じ範囲パラメータの関数としてツール姿勢に関して全てのn曲線を同時に処理することが必要である。これは、正しくツールの姿勢を定めることに関連する全ての機械装置軸のための設定点を生成する。 It is necessary for the motion planning and servo control software to process all n curves simultaneously with respect to the tool pose as a function of the same range parameters. This generates set points for all machine axes that are relevant to correctly defining the tool attitude.
本発明の特定の実施例および適用例を例示して説明してきたが、本発明が、本明細書に開示した明確な形状および構成要素に限定されないことを理解されたい。本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本明細書に開示した本発明の方法およびシステムの構成、動作、および細部に、当業者に明らかであろう様々な修正、変更、および変形を加えることができる。 While specific embodiments and applications of the invention have been illustrated and described, it is to be understood that the invention is not limited to the precise forms and components disclosed herein. Various modifications, changes and variations may be made to the structure, operation and details of the methods and systems of the invention disclosed herein without departing from the spirit and scope of the invention. be able to.
Claims (60)
電子制御式機械装置を提供するステップと、
コンピュータによって前記電子制御式機械装置との電子通信を確立するステップと、
機械装置コマンドを前記電子制御式機械装置に送信するように、前記コンピュータ上でソフトウェア・コントローラを実行するステップと、
前記電子制御式機械装置を制御するために、前記ソフトウェア・コントローラによって直接使用可能なソフトウェア・コントローラ・コマンドを生成するようにプロセス制御ソフトウェアを実行するステップと
を含む機械装置制御方法において、
前記ソフトウェア・コントローラ・コマンドは、高次のn曲線である、前記電子制御式機械装置に関する複数のパラメータの変化の描写に基づいており、また前記複数のパラメータの変化は、前記曲線の境界を定義する範囲パラメータの形で表現されており、
前記高次のn曲線描写に基づく前記ソフトウェア・コントローラ・コマンドは、該コマンドをモザイク化された形式に変換することなく直接前記ソフトウェア・コントローラで使用可能である、機械装置制御方法。A method for controlling a mechanical device using a higher order n-curve, comprising:
Providing an electronically controlled mechanical device;
Establishing electronic communication with the electronically controlled mechanical device by a computer;
Executing a software controller on the computer to send a machine command to the electronically controlled machine;
Executing a process control software to generate a software controller command that can be directly used by the software controller to control the electronically controlled mechanical device.
Before Kiso software controller commands a higher order n curve, the based on the depiction of the change of a plurality of parameters related to electronically controlled mechanical device, also a change in the plurality of parameters, the curve of being expressed in the form of a range parameter that defines the boundary,
A machine control method wherein the software controller command based on the higher order n-curve depiction can be used directly by the software controller without converting the command to a mosaic form .
電子制御式機械装置を提供するステップと、
コンピュータによって前記電子制御式機械装置との電子通信を確立するステップと、
機械装置コマンドを前記電子制御式機械装置に送信するように、前記コンピュータ上でソフトウェア・コントローラを実行するステップと、
前記電子制御式機械装置を制御するために、前記ソフトウェア・コントローラで直接使用可能なソフトウェア・コントローラ・コマンドを生成するようにプロセス制御ソフトウェアを実行するステップと
を含む機械装置の直接制御方法において、
前記ソフトウェア・コントローラ・コマンドは、高次のn曲線である、前記電子制御式機械装置に関する複数のパラメータの変化の描写に基づいており、また前記複数のパラメータの変化は、前記曲線の境界を定義する範囲パラメータの形で表現されており、
前記高次のn曲線描写に基づく前記ソフトウェア・コントローラ・コマンドは、該コマンドをモザイク化された形式に変換することなく直接前記ソフトウェア・コントローラで使用可能である、機械装置の直接制御方法。A method for directly controlling a mechanical device using a higher order n curve,
Providing an electronically controlled mechanical device;
Establishing electronic communication with the electronically controlled mechanical device by a computer;
Executing a software controller on the computer to send a machine command to the electronically controlled machine;
Executing a process control software to generate a software controller command that can be directly used by the software controller to control the electronically controlled mechanical device.
Before Kiso software controller commands a higher order n curve, the based on the depiction of the change of a plurality of parameters related to electronically controlled mechanical device, also a change in the plurality of parameters, the curve of being expressed in the form of a range parameter that defines the boundary,
A method for direct control of a mechanical device, wherein the software controller command based on the higher order n-curve depiction can be used directly in the software controller without converting the command into a mosaic form .
電子制御式機械装置と、
前記電子制御式機械装置と電子通信し、且つソフトウェア・コントローラを実行するコンピュータであって、プロセッサ、該プロセッサと電子通信するメモリ、および前記電子制御式機械装置を制御するための、前記ソフトウェア・コントローラによって直接使用可能なソフトウェア・コントローラ・コマンドを生成するプロセス制御ソフトウェアを備えたコンピュータと
を有する機械装置制御システムにおいて、
前記ソフトウェア・コントローラ・コマンドは、高次のn曲線である、前記電子制御式機械装置に関する複数のパラメータの変化の描写に基づいており、また前記複数のパラメータの変化は、前記曲線の境界を定義する範囲パラメータの形で表現されており、
前記高次のn曲線描写に基づく前記ソフトウェア・コントローラ・コマンドは、該コマンドをモザイク化された形式に変換することなく直接前記ソフトウェア・コントローラで使用可能である、機械装置制御システム。A system for controlling a mechanical device using a higher-order n-curve,
Electronically controlled machinery,
The electronically controlled mechanical devices and electronic communication, and a computer running a software controllers, processors, the processor and memory in electronic communication, and for controlling said electronically controlled mechanical device, the software controller A machine control system having a computer with process control software that generates software controller commands that can be used directly by
Before Kiso software controller commands a higher order n curve, the based on the depiction of the change of a plurality of parameters related to electronically controlled mechanical device, also a change in the plurality of parameters, the curve of being expressed in the form of a range parameter that defines the boundary,
The machine controller system , wherein the software controller command based on the higher order n-curve depiction can be used directly in the software controller without converting the command to a mosaic form .
電子制御式機械装置と、
前記電子制御式機械装置と電子通信し、且つソフトウェア・コントローラを実行するコンピュータであって、プロセッサ、該プロセッサと電子通信するメモリ、および前記電子制御式機械装置を制御するための、前記ソフトウェア・コントローラによって直接使用可能なソフトウェア・コントローラ・コマンドを生成するプロセス制御ソフトウェアを備えたコンピュータと
を有する機械装置直接制御システムにおいて、
前記ソフトウェア・コントローラ・コマンドは、高次のn曲線である、前記電子制御式機械装置に関する複数のパラメータの変化の描写に基づいており、また前記複数のパラメータの変化は、前記曲線の境界を定義する範囲パラメータの形で表現されており、
前記高次のn曲線描写に基づく前記ソフトウェア・コントローラ・コマンドは、該コマンドをモザイク化された形式に変換することなく直接前記ソフトウェア・コントローラで使用可能である、機械装置直接制御システム。A system for directly controlling a mechanical device using a higher order n-curve,
Electronically controlled machinery,
The electronically controlled mechanical devices and electronic communication, and a computer running a software controllers, processors, the processor and memory in electronic communication, and for controlling said electronically controlled mechanical device, the software controller In a machine direct control system having a computer with process control software that generates software controller commands that can be used directly by
Before Kiso software controller commands a higher order n curve, the based on the depiction of the change of a plurality of parameters related to electronically controlled mechanical device, also a change in the plurality of parameters, the curve of being expressed in the form of a range parameter that defines the boundary,
The machine direct control system, wherein the software controller command based on the higher order n-curve depiction can be used directly in the software controller without converting the command to a mosaic form .
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DE10164496A1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Siemens Ag | automation system |
DE10322340B4 (en) * | 2003-05-17 | 2006-09-14 | Mtu Aero Engines Gmbh | Method and device for milling free-form surfaces |
US7248012B2 (en) * | 2003-06-02 | 2007-07-24 | Honda Motor Co., Ltd. | Teaching data preparing method for articulated robot |
US7451013B2 (en) * | 2004-04-29 | 2008-11-11 | Surfware, Inc. | Engagement milling |
US8295972B2 (en) | 2008-10-07 | 2012-10-23 | Celeritive Technologies, Inc. | High performance milling |
DE102009020246A1 (en) * | 2009-05-07 | 2010-11-11 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen | Method for machining workpiece, involves adjusting cutting speed/speed value of rotationally driven tool depending on relative position of driven tool to workpiece, and storing speed value in characteristic diagram |
CN101995850B (en) * | 2010-11-05 | 2012-02-29 | 江俊逢 | Computer aided numerical control method and system |
CN102063088B (en) * | 2010-11-05 | 2013-05-01 | 江俊逢 | Method and system for planning auxiliary discrete movement of computer |
CN102354147B (en) * | 2011-07-22 | 2013-06-12 | 江俊逢 | Reconfigurable computer numerical control system, numerical control method thereof and reconstruction method thereof |
US9946245B2 (en) | 2011-07-25 | 2018-04-17 | Celeritive Technologies, Inc. | Non-concentric milling |
US10022833B2 (en) | 2012-05-03 | 2018-07-17 | Celeritive Technologies, Inc. | High performance multi-axis milling |
US9448553B2 (en) * | 2012-06-19 | 2016-09-20 | D.P. Technology Corp. | Cam integrated CNC control of machines |
KR102173894B1 (en) * | 2014-10-08 | 2020-11-04 | 두산공작기계 주식회사 | Pallet transfer system |
WO2018126354A1 (en) * | 2017-01-04 | 2018-07-12 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | Robot motion trajectory planning method and related device |
JP6740199B2 (en) | 2017-10-30 | 2020-08-12 | ファナック株式会社 | Numerical control device, CNC machine tool, numerical control method, and numerical control program |
JP6646027B2 (en) * | 2017-10-30 | 2020-02-14 | ファナック株式会社 | Post-processor device, machining program generation method, CNC machining system, and machining program generation program |
EP3640752A1 (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Optimized processing of workpieces by machine tools |
JP6741801B2 (en) * | 2019-01-25 | 2020-08-19 | Dmg森精機株式会社 | Pallet transfer system, pallet transfer method, and pallet transfer program |
JP6741802B2 (en) * | 2019-01-25 | 2020-08-19 | Dmg森精機株式会社 | Pallet transfer system, pallet transfer method, and pallet transfer program |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4396976A (en) * | 1972-09-11 | 1983-08-02 | Hyatt Gilbert P | System for interfacing a computer to a machine |
JPH04501887A (en) * | 1989-09-13 | 1992-04-02 | グールド エレクトロニクス インコーポレイテッド | Electrodeposited foil for printed circuit boards with controlled properties and method and electrolytic cell solution for producing the same |
JPH08510838A (en) * | 1993-05-28 | 1996-11-12 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | Film thickness measuring device and measuring method |
JPH10513584A (en) * | 1994-03-17 | 1998-12-22 | ダウ、ベネルクス、ナームロゼ、ベノートスハップ | System for real-time optimization and profit description |
JP2001087990A (en) * | 1999-09-17 | 2001-04-03 | Hitachi Ltd | Circular arc groove processing method in a work |
JP2001092516A (en) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Hitachi Ltd | Numerically controlled curved surface working device |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4607325A (en) * | 1981-10-21 | 1986-08-19 | Honeywell Inc. | Discontinuous optimization procedure modelling the run-idle status of plural process components |
US4831549A (en) * | 1987-07-28 | 1989-05-16 | Brigham Young University | Device and method for correction of robot inaccuracy |
US5197013A (en) * | 1987-07-28 | 1993-03-23 | David M. Dundorf | Method of forming a carved sign using an axially rotating carving tool |
US5171417A (en) * | 1989-09-13 | 1992-12-15 | Gould Inc. | Copper foils for printed circuit board applications and procedures and electrolyte bath solutions for electrodepositing the same |
JP2783155B2 (en) * | 1994-04-20 | 1998-08-06 | 株式会社デンソー | Control method and device for resistance welding |
US5752008A (en) * | 1996-05-28 | 1998-05-12 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Real-time process control simulation method and apparatus |
-
2002
- 2002-10-15 US US10/272,537 patent/US6895299B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-10-14 WO PCT/US2003/032417 patent/WO2004036355A2/en active Application Filing
- 2003-10-14 AU AU2003287065A patent/AU2003287065A1/en not_active Abandoned
- 2003-10-14 DE DE10393527T patent/DE10393527T5/en not_active Withdrawn
- 2003-10-14 JP JP2004544862A patent/JP4644490B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4396976A (en) * | 1972-09-11 | 1983-08-02 | Hyatt Gilbert P | System for interfacing a computer to a machine |
JPH04501887A (en) * | 1989-09-13 | 1992-04-02 | グールド エレクトロニクス インコーポレイテッド | Electrodeposited foil for printed circuit boards with controlled properties and method and electrolytic cell solution for producing the same |
JPH08510838A (en) * | 1993-05-28 | 1996-11-12 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | Film thickness measuring device and measuring method |
JPH10513584A (en) * | 1994-03-17 | 1998-12-22 | ダウ、ベネルクス、ナームロゼ、ベノートスハップ | System for real-time optimization and profit description |
JP2001087990A (en) * | 1999-09-17 | 2001-04-03 | Hitachi Ltd | Circular arc groove processing method in a work |
JP2001092516A (en) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Hitachi Ltd | Numerically controlled curved surface working device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2004036355A2 (en) | 2004-04-29 |
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